專利名稱：照明裝置及具備其的投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將從多個(gè)燈產(chǎn)生的光進(jìn)行合成而形成照明光的照明裝置以及具備該
照明裝置的投影機(jī)。
背景技術(shù)：
在投影機(jī)等投影型圖像顯示裝置的領(lǐng)域中，已知使用具有兩個(gè)燈的照明裝置而形成明亮的圖像的裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。尤其，作為具有兩個(gè)燈的照明裝置，已知為了提高光利用效率而使燈的反射器的光軸相對(duì)于照明裝置的光軸傾斜微小角度的裝置(例如參照專利文獻(xiàn)2)。 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2000-3612號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :日本特開2002-31850號(hào)公報(bào) 然而，像上述專利文獻(xiàn)2那樣，在使用棱形狀的鏡將來自兩個(gè)燈的光朝向大致同一方向反射并合成時(shí)，為了還使照明裝置的光軸相對(duì)于燈的反射器的光軸傾斜微小角度，需要考慮該鏡對(duì)光的反射角度。這種情況下，在鏡的制作中，為了使反射角度成為所希望的角度，可能會(huì)產(chǎn)生不會(huì)被使用到的白白浪費(fèi)的部件、可能發(fā)生反射面制作困難這樣的情況。例如，在利用反射棱鏡制作該鏡的情況下，可能會(huì)由于切制應(yīng)該成為反射面的部分而產(chǎn)生不需要的部件、可能會(huì)出現(xiàn)在切制成的應(yīng)該成為反射面的部分形成反射膜變得困難這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明以提供一種照明裝置及具備這樣的照明裝置的投影機(jī)為目的，該照明裝置以比較簡(jiǎn)易的構(gòu)成，能夠通過以使得從多個(gè)燈產(chǎn)生的光的光軸相對(duì)于照明裝置的光軸相互成微小角度的方式進(jìn)行合成，從而提高光利用效率。 為了解決上述問題，本發(fā)明的照明裝置，具備第一和第二燈，將由第一和第二發(fā)光管分別產(chǎn)生的光源光由第一和第二反射器反射并分別以聚光的方式出射，并且沿包含裝置整體的系統(tǒng)光軸的基準(zhǔn)面相對(duì)于系統(tǒng)光軸對(duì)稱地配置；以及合成鏡，通過將來自第一和第二燈的出射光向大致相同的方向反射，從而進(jìn)行合成，合成鏡具有第一和第二反射面，該第一和第二反射面分別與第一和第二燈相對(duì)，并且，以相對(duì)于基準(zhǔn)面分別垂直、相對(duì)于系統(tǒng)光軸對(duì)稱且互相垂直地對(duì)接而形成邊緣的方式配置，第一燈的光軸相對(duì)于基準(zhǔn)軸在以預(yù)定角度向正角度方向傾斜的方向上延伸，基準(zhǔn)軸位于基準(zhǔn)面上、與系統(tǒng)光軸正交，并且在第一和第二反射面上與該第一和第二燈的光軸交叉，第二燈的光軸相對(duì)于基準(zhǔn)軸在以與第一燈的光軸相同的預(yù)定角度向負(fù)角度方向傾斜的方向上延伸。 在上述照明裝置中，合成鏡中的第一和第二反射面互相垂直地對(duì)接，并且，所述第一和第二燈的光軸，在以相同的預(yù)定角度夾著系統(tǒng)光軸向相反方向傾斜的狀態(tài)下延伸。由此，能夠使得合成鏡的形狀成為容易進(jìn)行角度調(diào)整和/或設(shè)定的正交型，雖然是比較簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)，但能夠以使來自兩燈的光束互相重合的方式傾斜預(yù)定角度來合成，能夠提高光利
3用效率。 此外，根據(jù)本發(fā)明的具體方式，合成鏡具有分別形成第一和第二反射面的第一和
第二鏡板，通過對(duì)合第一鏡板的端部和第二鏡板的端部，從而形成邊緣。在此情況下，能夠
由第一和第二鏡板比較簡(jiǎn)易地形成用于合成入射光的第一和第二反射面。
此外，根據(jù)本發(fā)明的其它的具體方式，第一和第二鏡板，分別具有形成表面和背
面的一對(duì)平行的主平面以及在主平面的端部相對(duì)于主平面垂直地形成的端面，通過將第一
和第二鏡板中一方的鏡板的端面與另一方的鏡板的主平面上的、與該另一方的鏡板的端面
相鄰的部分對(duì)合，從而形成邊緣。在此情況下，能夠防止在邊緣周圍形成間隙等，能夠簡(jiǎn)易
地將第一反射面和第二反射面形成為垂直。 此外，根據(jù)本發(fā)明的其它具體方式，第一和第二鏡板，將通過將各自的端部倒角為45°而形成的斜面進(jìn)行對(duì)合，從而形成邊緣。在此情況下，能夠通過對(duì)合該斜面，從而使第一反射面和第二反射面所成的角為90° 、S卩，能使兩反射面垂直。 此外，根據(jù)本發(fā)明的其它具體方式，合成鏡具備以使第一和第二鏡板成為正交的狀態(tài)對(duì)它們進(jìn)行支持的支持部件。在此情況下，能夠由支持部件將第一和第二鏡板穩(wěn)定并可靠地保持為正交的狀態(tài)。 此外，根據(jù)本發(fā)明的其它具體方式，合成鏡由多層電介質(zhì)膜形成第一和第二反射面。在此情況下，不僅能夠確保高反射率，還能夠例如僅提取照明所需要的波長(zhǎng)頻段的光作為照明光。 此外，根據(jù)本發(fā)明的其它具體方式，照明裝置在合成鏡的光路下游側(cè)，還具備對(duì)合成后的光束進(jìn)行平行化的平行化光學(xué)系統(tǒng)以及對(duì)通過了平行化光學(xué)系統(tǒng)的光束進(jìn)行均一化的均一化光學(xué)系統(tǒng)。在此情況下，光在平行化后被均一化，所以成為適于裝入例如投影機(jī)等的照明裝置。 此外，根據(jù)本發(fā)明的具體方式，本發(fā)明的投影機(jī)，具備上述任一照明裝置；由來自照明裝置的照明光照明的光調(diào)制裝置；以及對(duì)經(jīng)過了光調(diào)制裝置的像光進(jìn)行投影的投影
光學(xué)系統(tǒng)。在此情況下，通過使用上述照明裝置，投影機(jī)能夠通過提高光的利用效率而投影
提高了亮度的圖像。


圖1是對(duì)第一實(shí)施方式的照明裝置進(jìn)行說明的俯視圖。 圖2是對(duì)照明裝置的合成鏡進(jìn)行說明的概念圖。 圖3是說明照明裝置的變形例的俯視圖。 圖4是對(duì)合成鏡的變形例進(jìn)行說明的概念性俯視圖。 圖5是對(duì)使用了照明裝置的投影機(jī)進(jìn)行說明的概念圖。 圖6是說明照明裝置的其他變形例的俯視圖。 符號(hào)說明 50、150照明裝置 10、20光源燈單元 11、21發(fā)光管 12、22反射器
30、 130合成鏡31、32鏡板30a、30b反射面25邊緣26保持構(gòu)件34平行化光學(xué)系統(tǒng)35、36蠅眼透鏡37偏振變換元件38重疊透鏡100投影機(jī)IL1、IL2出射光SL照明光RX1、RX2燈單元的光軸XX基準(zhǔn)軸CX1、CX2中心軸0C、 OA系統(tǒng)光軸e 、 a 、 P角度d厚度FT光遮擋濾光器
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式) 圖1是概念性地示出第一實(shí)施方式的照明裝置的俯視圖。本實(shí)施方式的照明裝置50具備分別產(chǎn)生光源光的燈、即第一和第二光源燈單元10、20 ;將來自第一和第二光源燈單元10、20的出射光IL1、 IL2向大致同一方向反射從而合成的合成鏡30 ;對(duì)由合成鏡30匯集成一體的照明光SL進(jìn)行平行化的透鏡、即平行化光學(xué)系統(tǒng)34 ;將平行化后的光束分割為多個(gè)部分光束、并且調(diào)整部分光束的發(fā)散角的第一和第二蠅眼透鏡35、36 ;對(duì)通過了第二蠅眼透鏡36的照明光的偏振狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的偏振變換元件37 ;以及用于使多個(gè)部分光束在光路下游側(cè)重疊的重疊透鏡38。 如圖l所示，在照明裝置50中，第一和第二光源燈單元10、20分別具有產(chǎn)生包括可見光波長(zhǎng)區(qū)域的光源光的發(fā)光源、即第一和第二發(fā)光管11、21 ;對(duì)從第一和第二發(fā)光管
11、 21出射的光源光進(jìn)行反射的反射部件、即第一和第二反射器12、22。第一光源燈單元10和第二光源燈單元20是同一結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，相對(duì)于照明裝置50整體的系統(tǒng)光軸OC相互對(duì)稱地配置。各發(fā)光管11、21，例如是高壓水銀燈等高壓放電燈，例如在用于投影機(jī)等圖像顯示裝置時(shí)，產(chǎn)生具有形成像光所需的足夠光量的大致白色的光源光。各反射器12、22將從第一和第二發(fā)光管11、21產(chǎn)生的光源光進(jìn)行反射，從出射面12a、22a出射。從各反射器
12、 22的出射面12a、22a出射的光源光作為出射光ILl、IL2朝向合成鏡30被分別聚光。在此情況下，出射光IL1、 IL2以各光源燈單元10、20的光軸RX1、RX2為中心軸出射。 合成鏡30由一對(duì)第一和第二鏡板31、32構(gòu)成。第一和第二鏡板31、32都為俯視
5矩形、具有相同結(jié)構(gòu)，分別與第一和第二光源燈單元10、20相對(duì)并相對(duì)于系統(tǒng)光軸0C對(duì)稱地配置。第一鏡板31在表側(cè)具有與來自第一光源燈單元10的出射光IL1對(duì)應(yīng)的第一反射面30a，第二鏡板32在表側(cè)具有與來自第二光源燈單元20的出射光IL2對(duì)應(yīng)的第二反射面30b。在合成鏡30中，通過對(duì)接第一鏡板31的端部33a和第二鏡板32的端部33b，從而形成邊緣25。此時(shí)，第一鏡板31和第二鏡板32所成的角a成直角(關(guān)于合成鏡30的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)將在后面使用圖2描述)。 下面，對(duì)照明裝置50中的第一和第二燈單元10、20以及合成鏡30的配置進(jìn)行說明。其中，首先，合成鏡30，以使各反射面30a、30b相對(duì)于在圖1中成為照明裝置50整體的基準(zhǔn)的系統(tǒng)光軸OC對(duì)稱的方式配置。此外，第一和第二燈單元10、20也以相對(duì)于系統(tǒng)光軸0C對(duì)稱、且與各反射面30a、30b相對(duì)的方式配置。在此，如圖1所示，以系統(tǒng)光軸0C的延伸方向?yàn)閦方向，以在平行于圖1的紙面的面內(nèi)與z方向垂直的方向?yàn)閤方向。此外，以垂直于x方向與z方向的方向?yàn)閥方向。此外，以平行于圖1的紙面、且包括系統(tǒng)光軸0C以及后述的光軸RX1、 RX2的xz平面為基準(zhǔn)面。還有，以在該基準(zhǔn)面內(nèi)與系統(tǒng)光軸0C正交的軸、且與各燈單元10、20分別在反射面30a、30b上的交點(diǎn)CS1、 CS2交叉的軸為基準(zhǔn)軸XX。
在合成鏡30中，第一鏡板31和第二鏡板32的一方的主平面、即各反射面30a、30b都相對(duì)于基準(zhǔn)面(xz平面)垂直。此外，如上所述，第一反射面30a和第二反射面30b相對(duì)于系統(tǒng)光軸0C對(duì)稱地配置，且相互正交而形成邊緣25。其結(jié)果是，合成鏡30的前端部分、即邊緣25的棱線，與系統(tǒng)光軸OC正交并沿y方向延伸。此外，在圖1的俯視圖中，各反射面30a、30b分別相對(duì)于系統(tǒng)光軸0C傾斜45° 。 另一方面，第一和第二燈單元10、20，以各燈單元10、20的光軸RX1、RX2都在基準(zhǔn)面(xz平面)內(nèi)相對(duì)于基準(zhǔn)軸xx傾斜角度e的狀態(tài)的方式配置。也就是說，第一燈單元10的光軸RX1在相對(duì)于基準(zhǔn)軸XX向正角度方向、即在圖1的紙面上以交點(diǎn)CS1為中心繞逆時(shí)針方向傾斜角度9的方向上延伸，第二燈單元20的光軸RX2在相對(duì)于基準(zhǔn)軸XX向負(fù)角
度方向、即在圖1的紙面上以交點(diǎn)CS2為中心繞順時(shí)針方向傾斜相同的預(yù)定角度e的方向
上延伸。因而，在此情況下，第一和第二燈單元10、20的光軸RX1、 RX2都不與系統(tǒng)光軸OC正交，光軸RX1、 RX2與系統(tǒng)光軸OC所成的角e為90° +e即約92° 。角度e的值例如為2°左右，但不限于此，可以根據(jù)與后述的平行化光學(xué)系統(tǒng)34等光路下游側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)系，設(shè)為適當(dāng)?shù)奈⑿〗嵌取?第一和第二燈單元10、20以及合成鏡30具有以上所述的配置，由此各光源燈單元10、20的光軸RX1、 RX2在各反射面30a、30b彎折，與彎折后的光軸RX1、 RX2對(duì)應(yīng)的中心軸CX1、CX2分別相對(duì)于系統(tǒng)光軸OC傾斜角度9 。也就是，由合成鏡30反射的投影光IL1、IL2都以按角度9傾斜的狀態(tài)大致沿著系統(tǒng)光軸OC射出。這樣，通過合成鏡30的反射，來自相對(duì)的方向的出射光IL1、 IL2，通過相互成小角度2 e 、并且被反射至大致相同的方向，從而被合成，形成照明光SL。 下面，使用圖2對(duì)照明裝置50中示出的合成鏡30的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。該合成鏡30具備支持第一鏡板31和第二鏡板32的支持部件、即保持構(gòu)件26，該第一鏡板31具有第一反射面30a，該第二鏡板32具有第二反射面30b。 第一鏡板31和第二鏡板32分別是俯視矩形形狀的鏡，由保持構(gòu)件26以相互垂直的方式固定。更具體而言，首先，各鏡板31 、32都以反射面30a、30b為表面，與反射面30a、30b相對(duì)地具有背面30c、30d。各反射面30a、30b由在各鏡板31、32的表面以蒸鍍等而形 成的反射膜31a、31b形成。第一鏡板31具有相對(duì)于這些面30a、30c即相對(duì)于主平面而垂 直地形成的端面27c、28c。同樣地，第二鏡板32具有相對(duì)于面30b、30d即相對(duì)于主平面而 垂直地形成的端面27d、28d。合成鏡30將各鏡板31 、32的端面27c、28c、27d、28d中的第一 鏡板31的前端側(cè)的端面27c與第二鏡板32的背面30d上的、與端面27d相鄰的部分30e 對(duì)接，由此形成邊緣25。在此情況下，各鏡板31、32都為俯視矩形，所以形成的邊緣25不會(huì) 形成間隙等，而成直角。與之相伴，第一反射面30a和第二反射面30b所成的角a也成為 垂直的狀態(tài)。 此外，利用在第一和第二鏡板31、32中設(shè)置在作為反射面30a、30b的有效區(qū)域外 的邊緣部分安裝保持構(gòu)件26。保持構(gòu)件26，設(shè)置為在各鏡板31、32的邊緣部分中關(guān)于y方 向在上方側(cè)和下方側(cè)具有一對(duì)相同結(jié)構(gòu)，通過兩者協(xié)同工作，對(duì)兩鏡板31、32進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)并 固定。該保持構(gòu)件26具有用于插入各鏡板31、32的第一導(dǎo)向槽26a和第二導(dǎo)向槽26b。此 外，對(duì)以下內(nèi)容省略圖示，即，保持構(gòu)件26，使用加載彈簧等對(duì)各鏡板31、32從其背面30c、 30d側(cè)施加適度的力，從而使鏡板31、32不變形而使得反射面30a、30b向保持構(gòu)件26的導(dǎo) 向面(對(duì)準(zhǔn)面)26c、26d被按壓，使得成為兩鏡板31、32成角度的狀態(tài)。此外，雖然省略圖 示，但保持構(gòu)件26通過使用加載彈簧等朝向從各鏡板31、32的端面27d、28d向邊緣25的 方向也施加適度的力，保持兩鏡板31、32成角度的狀態(tài)。如上所述，通過保持構(gòu)件26，鏡板 31、32即使比較薄，也不會(huì)產(chǎn)生位置偏移、變形等，以使得反射面30a和反射面30b保持垂直 的狀態(tài)的方式被固定。 此外，在此，在由保持構(gòu)件26組裝各鏡板31 、32之前，優(yōu)選預(yù)先在第一和第二鏡板 31、32的表面一面形成具有所希望的反射特性的膜來作為反射膜31a、31b。在此情況下，在 形成邊緣25后不需要在該邊緣25附近形成反射膜。因而，例如能夠通過蒸鍍等形成多層 電介質(zhì)膜制的反射膜31a、31b。通過使用多層電介質(zhì)膜，不僅能夠在反射膜31a、31b的表面 即反射面30a、30b上確保高反射率，而且例如還能夠僅提取照明光SL中所需要的可見光的 波長(zhǎng)頻段的分量。在合成鏡30中，能夠使各鏡板31、32的厚度d例如為0. 7mm左右的非常 薄的厚度。在此情況下，即使在端面27d上沒有蒸鍍反射膜，在合成鏡30進(jìn)行合成時(shí)，由端 面27d反射的光也極其少量，所以幾乎不會(huì)對(duì)由合成鏡30形成的照明光SL產(chǎn)生影響。由 具有如上結(jié)構(gòu)的合成鏡30形成的照明光SL入射至位于合成鏡30的光路下游側(cè)的平行化 光學(xué)系統(tǒng)34。 平行化光學(xué)系統(tǒng)34是對(duì)被反射后的光進(jìn)行合成的聚光透鏡，進(jìn)行由合成鏡30的 反射而合成為一束光束的照明光SL的平行化。從平行化光學(xué)系統(tǒng)34出射的照明光SL以 大致平行化的狀態(tài)入射至均一化光學(xué)系統(tǒng)即第一和第二蠅眼透鏡35、36。
第一和第二蠅眼透鏡35、36分別包括以矩陣狀配置的多個(gè)要素透鏡35a、36a，由 這些要素透鏡35a、36a對(duì)經(jīng)過平行化光學(xué)系統(tǒng)34而被平行化后的光進(jìn)行分割，分別地使其 聚光、發(fā)散。更具體而言，第一蠅眼透鏡35具有作為將經(jīng)過了平行化光學(xué)系統(tǒng)34的光的光 束分割為多個(gè)部分光束的光束分割光學(xué)元件的功能，在與系統(tǒng)光軸OC正交的面內(nèi)具備上 述多個(gè)要素透鏡35a而構(gòu)成。第二蠅眼透鏡36是對(duì)由上述第一蠅眼透鏡35分割了的多個(gè) 部分光束的發(fā)散角進(jìn)行調(diào)整的光學(xué)元件。該第二蠅眼透鏡36與第一蠅眼透鏡35同樣地在 與系統(tǒng)光軸0C正交的面內(nèi)具備上述多個(gè)要素透鏡36a。在將照明裝置50例如裝入液晶型的投影機(jī)內(nèi)的情況下，以與該投影機(jī)的液晶面板上的被照明區(qū)域(形成圖像信息的有效像 素區(qū)域)的形狀成大致相似的形狀的方式，設(shè)定第一蠅眼透鏡35的各要素透鏡35a的輪廓 形狀。另一方面，第二蠅眼透鏡36的各要素透鏡36a，因?yàn)橐哉{(diào)整發(fā)散角為目的，所以各要 素透鏡的輪廓形狀不需要與上述液晶面板的被照明區(qū)域?qū)?yīng)。 如上所述，經(jīng)過第一和第二蠅眼透鏡35、36所形成的照明光SL入射至偏振變換元 件37。偏振變換元件37具有PBS陣列，具有將由第一蠅眼透鏡35分割的各部分光束的偏 振方向統(tǒng)一成一個(gè)方向的直線偏振光的作用。如果對(duì)具體的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行說明，則該偏振變 換元件37具備交互地排列有相對(duì)于系統(tǒng)光軸0C傾斜配置的偏振分離膜37a以及反射鏡 37b的結(jié)構(gòu)。前者的偏振分離膜37a，在包含于各部分光束的P偏振光束和S偏振光束中， 透射一方的偏振光束，反射另一方的偏振光束。被反射的另一方的偏振光束，由后者的反射 鏡37b使光路彎折，向一方的偏振光束的出射方向、即向沿系統(tǒng)光軸0C的方向出射。被出 射的偏振光束的某一個(gè)由在偏振變換元件37的光束出射面以帶狀所設(shè)置的相位差板37c 進(jìn)行偏振變換，使得所有的偏振光束的偏振方向被統(tǒng)一。通過使用這樣的偏振變換元件37， 能夠?qū)恼彰餮b置50出射的光束統(tǒng)一成一個(gè)方向的偏振光束。 重疊透鏡38是用于將經(jīng)過了第一蠅眼透鏡35、第二蠅眼透鏡36以及偏振變換元 件37的多個(gè)部分光束進(jìn)行聚光，使之重疊于預(yù)定的被照明區(qū)域上地入射的重疊光學(xué)元件。 例如，在使用照明裝置50作為液晶型投影機(jī)的光源的情況下，對(duì)液晶面板的圖像形成區(qū)域 均一地照明。 如以上所說明的那樣，該照明裝置50，通過使各光源燈單元10、20的光軸RX1、RX2 相對(duì)于基準(zhǔn)軸XX傾斜，即使合成鏡30的反射面30a和反射面30b為直角的狀態(tài)，也能夠在 由合成鏡30對(duì)出射的出射光IL1、IL2反射后的中心軸CX1、CX2相對(duì)于系統(tǒng)光軸0C傾斜預(yù) 定角度9 (約2° )的狀態(tài)下使照明光入射至光路下游側(cè)的各光學(xué)系統(tǒng)。由此，例如兩條出 射光IL1、IL2都能夠在第二蠅眼透鏡36的各要素透鏡36a內(nèi)形成弧光像，能夠提高光的利 用效率。此外，以垂直的狀態(tài)制作合成鏡30的反射面30a和反射面30b即可，所以能夠比 較簡(jiǎn)易地制作反射面。還有，與由棱鏡形成合成鏡30的情況下相比，也能夠低成本制作，通 過使鏡板31、32比較薄，與在棱鏡的表面制作鏡的情況相比，也能夠使合成鏡30的散熱效 果增強(qiáng)。 圖3是用于對(duì)本實(shí)施方式的照明裝置的變形例進(jìn)行說明的俯視圖。本變形例的照 明裝置150僅合成鏡30的光路下游側(cè)不同，所以對(duì)第一和第二燈單元10、20以及合成鏡30 省略詳細(xì)的說明。 照明裝置150是使用了棒狀積分器的類型的照明裝置，作為第一和第二燈單元以 及合成鏡30的后級(jí)的光學(xué)系統(tǒng)，具備對(duì)照明光SL聚光的聚光透鏡134 ;以及使由聚光透 鏡134聚光后的光均一化的棒狀積分器135。也就是，在照明裝置150中，聚光透鏡134使 得從各光源燈單元10、20射出并由合成鏡30合成后的照明光SL以聚光了的狀態(tài)入射于棒 狀積分器135的入射面135a。棒狀積分器135通過反復(fù)進(jìn)行內(nèi)面反射，使從入射面135a 入射的照明光SL均一化。該照明裝置150也能夠作為例如液晶型投影機(jī)等的照明裝置使 用。例如，雖然省略圖示，但通過在棒狀積分器135的光路下游側(cè)夾著成像透鏡等配置液晶 面板，能夠使照明裝置150作為液晶型投影機(jī)的照明裝置發(fā)揮作用。 圖4的合成鏡130是圖2的合成鏡30的變形例，能夠與圖1和圖3所示的照明裝置50、 150的合成鏡30置換。合成鏡130除了形成邊緣125的鏡板131、 132的端部之外，
其形狀及功能與圖2的合成鏡30同樣，所以對(duì)除該端部以外的結(jié)構(gòu)省略說明。 在該合成鏡130中，第一和第二鏡板131U32分別具有通過將形成邊緣125的前
端側(cè)的端部倒角為45。而形成的斜面127c、127d，通過對(duì)接這些斜面127c、127d形成邊緣
125。在此情況下，也能夠使第一反射面30a和第二反射面30b所成的角為90。，能夠使相
互的面垂直。此外，在此情況下，與圖2所示的情況同樣地，由保持構(gòu)件26簡(jiǎn)易、可靠地保
持垂直狀態(tài)。(第二實(shí)施方式) 圖5是示出第二實(shí)施方式的投影機(jī)的圖。更具體而言，是用于說明組裝有在第一 實(shí)施方式中圖1所示的照明裝置50的投影機(jī)100的概念性俯視圖。 該投影機(jī)100具備形成照明光并出射的照明裝置50 ;將來自照明裝置50的照明 光分離為藍(lán)(B)、綠(G)及紅(R)三色的色分離光學(xué)系統(tǒng)40 ;形成各色的像光的光調(diào)制部 60 ;對(duì)從光調(diào)制部60出射的各色像光合成而形成彩色的圖像光的十字分色棱鏡70 ;以及將 經(jīng)過了十字分色棱鏡70的圖像光進(jìn)行投影的投影光學(xué)系統(tǒng)80。 照明裝置50正如第一實(shí)施方式中所說明的那樣，所以省略重復(fù)的說明。下面對(duì)配 置在照明裝置50的光路下游側(cè)的投影機(jī)100的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在使用了照明裝置50的 情況下，從重疊透鏡38出射的光束通過重疊被均一化，并出射至光路下游側(cè)的色分離光學(xué) 系統(tǒng)40。也就是，經(jīng)過了兩蠅眼透鏡35、36和重疊透鏡38的照明光，經(jīng)過將在下面詳細(xì)描 述的色分離光學(xué)系統(tǒng)40，對(duì)光調(diào)制部60的照明區(qū)域即各色的液晶面板61b、61g、61r的圖像 形成區(qū)域均一地照明。此外，由照明裝置50的偏振變換元件37能夠?qū)⒊錾涞墓馐y(tǒng)一為 一個(gè)方向的偏振光束，所以能夠提高由后述的光調(diào)制部60所利用的光的利用率。此外，如 圖5所示，照明裝置50的系統(tǒng)光軸OC與作為從重疊透鏡38到色分離光學(xué)系統(tǒng)40為止的 投影機(jī)100整體的系統(tǒng)光軸OA —致。 色分離光學(xué)系統(tǒng)40具備第一和第二分色鏡41a、41b ;反射鏡42a、42b、42c ;場(chǎng)透 鏡43b、43g、43r ;中繼透鏡45、46。其中，第一和第二分色鏡41a、41b將照明光分離成藍(lán)(B) 色光、綠(G)色光以及紅(R)色光三種光束。各分色鏡41a、41b是在透明基板上形成具有 反射預(yù)定波長(zhǎng)區(qū)域的光束、透射其他波長(zhǎng)區(qū)域的光束的波長(zhǎng)選擇作用的多層電介質(zhì)膜而得 到的光學(xué)元件，以都相對(duì)于投影機(jī)100的系統(tǒng)光軸OA傾斜的狀態(tài)配置。第一分色鏡41a，在 B、 G、 R三色中反射藍(lán)色光LB，透射綠色光LG和紅色光LR。此外，第二分色鏡41b，在入射 的綠色光LG和紅色光LR中反射綠色光LG，透射紅色光LR。設(shè)置在色分離光學(xué)系統(tǒng)40的 出射側(cè)的各色用的場(chǎng)透鏡43b、43g、43r，以使從第二蠅眼透鏡36出射并入射至光調(diào)制部60 的各部分光束相對(duì)于系統(tǒng)光軸OA具有適當(dāng)?shù)臅?huì)聚度或發(fā)散度的方式設(shè)置。 一對(duì)中繼透鏡 45、46配置在比藍(lán)色用第一光路0P1和/或綠色用第二光路0P2相對(duì)較長(zhǎng)的紅色用第三光 路0P3上。這些中繼透鏡45、46通過將在入射側(cè)的第一中繼透鏡45跟前形成的像大致照 原樣傳送至出射側(cè)的場(chǎng)透鏡43r，防止由光的漫射等引起的光利用效率的下降。
在該色分離光學(xué)系統(tǒng)40中，從照明裝置50出射的照明光SL首先入射至第一分色 鏡41a。由第一分色鏡41a反射了的藍(lán)色光LB被導(dǎo)入第一光路0P1，經(jīng)過反射鏡42a并入 射至場(chǎng)透鏡43b。此外，透射第一分色鏡41a并由第二分色鏡41b反射了的綠色光LG被導(dǎo) 入第二光路0P2而入射至場(chǎng)透鏡43g。而且，通過了第二分色鏡41b的紅色光LR被導(dǎo)入第
9三光路0P3，經(jīng)過反射鏡42b 、 42c和中繼透鏡45 、46并入射至場(chǎng)透鏡43r。
光調(diào)制部60具備三色照明光LB、LG、LR分別入射的三個(gè)液晶面板61b、61g、61r ; 以夾著各液晶面板61b、61g、61r的方式配置的三組偏振濾光器62b、62g、62r。在此，例如藍(lán) 色光LB用的液晶面板61b與夾著該液晶面板的一對(duì)偏振濾光器62b、62b，構(gòu)成用于基于圖 像信息對(duì)照明光進(jìn)行二維亮度調(diào)制的液晶光閥。同樣地，綠色光LG用的液晶面板61g與對(duì) 應(yīng)的偏振濾光器62g、62g也構(gòu)成液晶光閥，紅色光LR用的液晶面板61r與偏振濾光器62r、 62r也構(gòu)成液晶光閥。各液晶面板61b、61g、61r是在一對(duì)透明的玻璃基板間密閉封入電光 物質(zhì)即液晶而形成的，例如將多晶硅TFT作為開關(guān)元件，按照所提供的圖像信號(hào)，對(duì)入射至 各自的偏振光束的偏振方向進(jìn)行調(diào)制。 在該光調(diào)制部60中，被導(dǎo)入第一光路0P1的藍(lán)色光LB經(jīng)由場(chǎng)透鏡43b對(duì)液晶面 板61b內(nèi)的圖像形成區(qū)域照明。被導(dǎo)入第二光路0P2的綠色光LG經(jīng)由場(chǎng)透鏡43g對(duì)液晶 面板61g內(nèi)的圖像形成區(qū)域照明。被導(dǎo)入第三光路0P3的紅色光LR經(jīng)由第一和第二中繼 透鏡45、46及場(chǎng)透鏡43r對(duì)液晶面板61r內(nèi)的圖像形成區(qū)域照明。各液晶面板61b、61g、 61r是用于改變?nèi)肷溥M(jìn)來的照明光的偏振方向的空間分布的非發(fā)光、透射型光調(diào)制裝置。分 別入射至各液晶面板61b、61g、61r的各色光LB、 LG、 LR，根據(jù)作為電信號(hào)輸入至各液晶面 板61b、61g、61r的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或控制信號(hào)，以像素為單位被調(diào)整偏振狀態(tài)。此時(shí)，由偏振濾光 器62b、62g、62r，調(diào)整入射至各液晶面板61b、61g、61r的照明光的偏振方向，并且從由各液 晶面板61b、61g、61r出射的光中取出預(yù)定的偏振方向的調(diào)制光。由此，由各液晶面板61b、 61g、61r和偏振濾光器62b、62g、62r形成與各自對(duì)應(yīng)的各色的像光。 十字分色棱鏡70是對(duì)從各液晶面板61b、61g、61r出射的按每種色光進(jìn)行調(diào)制后 的像光進(jìn)行合成而形成彩色圖像的光合成光學(xué)系統(tǒng)。該十字分色棱鏡70呈粘合四個(gè)直角 棱鏡而成的大致俯視正方形狀，在粘合這些直角棱鏡彼此的界面形成有以X狀交叉的一對(duì) 多層電介質(zhì)膜71、72。 一方的第一多層電介質(zhì)膜71反射藍(lán)色光，另一方的第二多層電介質(zhì) 膜72反射紅色光。該十字分色棱鏡70，由第一多層電介質(zhì)膜71反射來自液晶面板61b的 藍(lán)色光LB并使之出射至行進(jìn)方向右側(cè)，經(jīng)由第一和第二多層電介質(zhì)膜71、72使來自液晶面 板61g的綠色光LG直行、出射，由第二多層電介質(zhì)膜72反射來自液晶面板61r的紅色光LR 并使之出射至行進(jìn)方向左側(cè)。 這樣由十字分色棱鏡70合成的像光，經(jīng)過作為放大投影透鏡的投影光學(xué)系統(tǒng)80， 以適當(dāng)?shù)姆糯舐剩鳛椴噬珗D像被投影至屏幕(未圖示)。 如以上所說明的那樣，第二實(shí)施方式的投影機(jī)IOO，通過使用第一實(shí)施方式中圖 1等所示的結(jié)構(gòu)的照明裝置50作為光源，能夠出射高強(qiáng)度的光，所以能夠進(jìn)行各液晶面板 61b、61g、61r的適當(dāng)?shù)恼彰?，能夠投影高亮度的圖像。 本申請(qǐng)發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，能夠在不脫離其要旨的范圍內(nèi)以各種方式實(shí) 施，例如還能夠進(jìn)行如下變形。 首先，在上述實(shí)施方式的照明裝置50中由兩張鏡板31、32構(gòu)成合成鏡30，但如果 不存在發(fā)熱等問題，則也能夠由棱鏡形成合成鏡30。也就是，也可以通過以相互垂直的面切 制大棱鏡，從而形成作為合成鏡30的具有反射面的棱鏡。在此情況下，由一個(gè)大棱鏡一次 切制四個(gè)具有垂直的面的棱鏡，其中的任一個(gè)都能夠作為合成鏡使用，所以與以90°以外 的角度切制的情況相比，能夠減少白白浪費(fèi)的部件的產(chǎn)生。
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此外，如圖6所示，也可以在各光源燈單元10、20與合成鏡30之間另行設(shè)置用于 除去IR光和/或UV光的光遮擋濾光器FT。 此外，作為用于各光源燈單元10、20的各發(fā)光管11、21，可以使用例如金屬鹵化物 燈等其他的高壓放電燈來代替高壓水銀燈。 此外，在上述實(shí)施方式中，使得從第一和第二光源燈單元10、20到重疊透鏡38為 止為照明裝置50，但也可以將例如從第一和第二光源燈單元10、20到合成鏡30為止形成為 作為一件物品的照明裝置。 此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)將照明裝置50用于使用了透射型液晶光閥的投影機(jī)
IOO的情況的例子進(jìn)行了說明，但也能夠用于使用了反射型液晶光閥的投影機(jī)。 此外，在上述實(shí)施方式中，投影機(jī)100在光調(diào)制部60中作為圖像形成元件使用液
晶面板61b、61g、61r，但也可以使用由微鏡構(gòu)成像素的器件那樣的光調(diào)制裝置、膠片和/或
幻燈片那樣的圖像形成單元。
權(quán)利要求
一種照明裝置，其具備第一和第二燈，其中，將由第一和第二發(fā)光管分別產(chǎn)生的光源光由第一和第二反射器反射并分別以聚光的方式出射，并且該第一和第二燈沿包含裝置整體的系統(tǒng)光軸的基準(zhǔn)面相對(duì)于所述系統(tǒng)光軸對(duì)稱地配置；以及合成鏡，其中，通過將來自所述第一和第二燈的出射光向大致相同的方向反射來進(jìn)行合成，所述合成鏡具有第一和第二反射面，該第一和第二反射面分別與所述第一和第二燈相對(duì)，并且以相對(duì)于所述基準(zhǔn)面分別垂直、相對(duì)于所述系統(tǒng)光軸對(duì)稱且互相垂直地對(duì)接來形成邊緣的方式配置，所述第一燈的光軸，相對(duì)于基準(zhǔn)軸在以預(yù)定角度向正角度方向傾斜的方向上延伸，所述基準(zhǔn)軸位于所述基準(zhǔn)面上、與所述系統(tǒng)光軸正交，并且在所述第一和第二反射面上與所述第一和第二燈的光軸交叉，所述第二燈的光軸，相對(duì)于所述基準(zhǔn)軸在以與所述第一燈的光軸相同的所述預(yù)定角度向負(fù)角度方向傾斜的方向上延伸。
2. 如權(quán)利要求l所述的照明裝置，其中，所述合成鏡具有分別形成所述第一和第二反射面的第一和第二鏡板，通過對(duì)合所述第一鏡板的端部和所述第二鏡板的端部來形成所述邊緣。
3. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述第一和第二鏡板，分別具有形成表面和背面的一對(duì)平行的主平面以及在所述主平面的端部相對(duì)于所述主平面垂直地形成的端面，通過將所述第一和第二鏡板中的一方的鏡板的端面與另一方的鏡板的所述主平面上的、與該另一方的鏡板的端面相鄰的部分對(duì)合，來形成所述邊緣。
4. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述第一和第二鏡板，通過將斜面進(jìn)行對(duì)合來形成所述邊緣，該斜面是通過把所述第一和第二鏡板各自的端部倒角為45。而形成的。
5. 如權(quán)利要求2 4的任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中，所述合成鏡具備將所述第一和第二鏡板以使得它們成為正交的狀態(tài)進(jìn)行支持的支持部件。
6. 如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中，所述合成鏡由多層電介質(zhì)膜形成所述第一和第二反射面。
7. 如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中，在所述合成鏡的光路下游側(cè)，還具備對(duì)合成后的光束進(jìn)行平行化的平行化光學(xué)系統(tǒng)以及對(duì)通過了所述平行化光學(xué)系統(tǒng)的光束進(jìn)行均一化的均一化光學(xué)系統(tǒng)。
8. —種投影機(jī)，其具備如權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的照明裝置；由來自所述照明裝置的照明光照明的光調(diào)制裝置；以及對(duì)經(jīng)過了所述光調(diào)制裝置的像光進(jìn)行投影的投影光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以比較簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)、通過以使得從多個(gè)燈產(chǎn)生的光的光軸相對(duì)于照明裝置的光軸相互成微小角度的方式進(jìn)行合成從而能夠提高光利用效率的照明裝置以及具備這樣的照明裝置的投影機(jī)。通過使各光源燈單元(10、20)的光軸(RX1、RX2)相對(duì)于基準(zhǔn)軸(XX)傾斜，即使是合成鏡(30)的反射面(30a)和反射面(30b)成直角的狀態(tài)，也能夠在使得由合成鏡(30)反射后的中心軸(CX1、CX2)相對(duì)于系統(tǒng)光軸(OC)稍微傾斜角度(θ)的狀態(tài)下，使得照明光入射至光路下游側(cè)的各光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G03B21/14GK101782200SQ201010003548
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者田中克實(shí), 西田和弘, 酒井謙至 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社